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基于PLC触摸屏直接控制伺服电机程序设计论文


PLC 触摸屏直接控制伺服电机程序设计 摘要:以三菱公司的 FX3U-48MT-ES-A 作为控制元件, GT1155-QFBD-C 作为操作元件直接控制三菱伺服电机的具体程序 设计。 关键词:PLC; 触摸屏; 伺服电机 伺服电机又称执行电机,它是控制电机的一种。它是一种用电脉 冲信号进行控制的, 并将脉冲信号转变成相应的角位移或直线位移和 角速度的执行元件。根据控制对象的不

同,由伺服电机组成的伺服系 统一般有三种基本控制方式,即位置控制、速度控制、力矩控制。本 系统我们采用位置控制。 PLC 在自动化控制领域中,应用十分广泛。尤其是近几年 PLC 在处理速度,指令及容量、单轴控制方面得到飞速的发展,使得 PLC 在控制伺服电机方面也变得简单易行。 1 控制系统中元件的选型 1.1PLC 的选型 因为伺服电机的位移量与输入脉冲个数成正比, 伺服电机的转速 与脉冲频率成正比, 所以我们需要对电机的脉冲个数和脉冲频率进行 精确控制。且由于伺服电机具有无累计误差、跟踪性能好的优点,伺 服电机的控制主要采用开环数字控制系统, 通常在使用时要搭配伺服 驱动器进行控制,而伺服电机驱动器采用了大规模集成电路,具有高 抗干扰性及快速的响应性。在使用伺服驱动器时,往往需要较高频率 的脉冲,所以就要求所使用的 PLC 能产生高频率脉冲。三菱公司的 FX3U 晶体管输出的 PLC 可以进行 6 点同时 100 kHz 高速计数及 3 轴独立 100 kHz 的定位功能,并且可以通过基本指令 0.065 μ s、 PCMIX 值实现了以 4.5 倍的高速度,完全满足了我们控制伺服电机 的要求,所以我们选用 FX3U-48MT-ES-A 型 PLC。 1.2 伺服电机的选型 在选择伺服电机和驱动器时, 只需要知道电机驱动负载的转距要 求及安装方式即可,我们选择额定转距为 2.4 N·m,额定转速为 3 000 r/min,每转为 131 072 p/rev 分辨率的三菱公司 HF-KE73W1-S100 伺服电机,与之配套使用的驱动器我们选用 MR-E-70A-KH003 伺服驱动器。三菱的此款伺服系统具有 500 Hz 的高响应性, 高精度定位, 高水平的自动调节, 能轻易实现增益设置, 且采用自适应振动抑止控制,有位置、速度和转距三种控制功能,完 全满足要求。 同时我们采用三菱 GT1155-QFBD-C 型触摸屏,对伺服电机进 行自动操作控制。 2 PLC 控制系统设计 我们需要伺服电机实现正点、反点、原点回归和自动调节等动 作, 另外为确保本系统的精确性我们增加编码器对伺服电机进行闭环 控制。PLC 控制系统 I/O 接线图如图 1。 图 1 I/O 接线图 上图中的公共端的电源不能直接接在输入端的 24 V 电源上。根据控 制要求设计了 PLC 控制系统梯形图如图 2。 图 2 梯形图 M806 控制伺服急停,M801 控制伺服电机原点回归,M802 控制伺服正点,M803 控制伺服反点,M804 为自动调节,M805 为 压力校正即编码器的补偿输入。在电机运行前需要首先进行原点回 归,以确保系统的准确性和稳定性,当 M50 和 M53 同时接通时, 伺服电机以 2 kHz 的速度从 Y0 输出脉冲,开始做原点回归动作,当 碰到近点信号 M30=ON 时,变成寸动速度 1 kHz,从 Y0 输出脉冲 直到 M30=OFF 后停止。M30 是在自动调节时,电机转动的角度与 零点相等时为 ON。 电机在进行正反点时, 我们采用 FX3U 具有的专用

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